多层框架房屋建筑结构设计问题探讨

2019-01-23

福建质量管理 2018年23期

(六安市建筑勘察设计院安徽六安 237000)

前言

近年来，我国城市化进程不断加快，人们在生活和工作中对房屋建筑工程提出了更多要求。在此过程中，由于多层框架结构设计本身具有独特优势，可提升房屋建筑整体的稳定性，促使其在建筑工程中得到了广泛应用。但在具体建筑物结构设计过程中，由于多层建筑的土地资源利用率较低，建筑风格也缺乏一定的灵活性。因此，在具体的多层框架设计时，需要对设计要点进行合理把握。

一、多层框架房屋建筑结构设计问题

(一)框架计算简图设计不合理

如图1所示，整体来看，在无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋设计过程中，独立基础的埋置位置一般较深，为了确保结构稳定性，人们会在0.05m左右的位置设计基础拉梁，还要确保该结构的按层输入。例如，在学生宿舍建设时，主要采用的是三层钢筋混凝土框架结构设计，主体层高保持在3.3m，基础埋深4.0m。根据相关条例内容，如果该工程处于7度地震区域，则需要确保整个工程的框架结构抗震等级满足二级标准。为了方便研究，设计人员按照3层框架房屋进行计算，这样一来，首层建筑高度将变成3.35m。另外，还要假定框架房屋被固定在基础拉梁顶面之上，嵌固高度为0.05m。显然，按照此种方式对计算简图进行设计并不妥当。首先，在该种构造设计过程中无法对柱脚弯矩进行平衡。其次，根据《混凝土结构设计规范》中的内容规定，在框架结构底层柱的高度选取过程中，应该以首层楼盖顶面高度为主，避免为其他工作带来影响。如果基础拉梁层面存在荷载，具体的荷载数额也应该计入计算之中。

图1 框架计算简图

(二)基础拉梁设计问题

部分多层框架房屋基础埋深值存在较大现象，这主要是为了降低底层柱的计算长度。另外，为了防止底层位移的进一步扩大，人们还可以将底层位置的基础拉梁设计在±0.000位置处，但不能按照具体的构造信息对其进行设计，主要以框架梁为主，并添加箍筋加密区。在一般情况下，如果基础埋置位置很浅，或者采用了短柱预埋，由于地基与柱子之间的荷载差距较大，为了方便计算，人们可以根据具体的抗震需求，对基础构造拉梁进行设计。从以往的设计经验来看，人们在基础拉梁截面宽度的选择上很容易出现问题，对后续工作造成影响。因此，设计人员可以将柱中心距的1/20作为截面宽度的选定标准，以柱中心距的1/12作为高度的确定标准。当拉梁上出现荷载时，主要来源便是填充墙和楼梯柱，此时工作人员应确保拉梁截面的适当增大，最终计算出配筋和构造配筋应该叠加的数量[1]。

二、多层框架房屋建筑结构设计问题的解决措施

(一)加强建筑结构的选型

为了将建筑结构中的功能全部发挥出来，需要形成一定的空间结构，还要承受住人力和自然界为建筑物施加的巨大荷载力，只有这样，才能确保建筑物满足人们的使用要求。因此，在建筑结构选型过程中，需要将设计方案和设计资料作为参考标准，对合适的结构体系进行选择。在结构选型过程中，还要对选型原则进行突出和遵循。首先，应该与建筑物的功能要求相适应，进一步满足建筑物的造型需求。其次，建筑物应该凭借着自身的结构优势，将更多建筑功能发挥出来，从而为后续的施工材料和施工条件进行考虑。最后，还要对造价原则进行遵守，满足建筑企业的正本节约理念。

(二)对建筑结构进行合理布置

在建筑结构布置过程中，应该对柱在平面之中的排列方式进行确定。一般来说，柱网的分配形式主要有两种，一种是内廊式，而另一种为等跨式。而在承重方案选择上，应该将框架结构布置的灵活性有效突显出来，并按照承重方式的不同对其进行分类，最终对纵向承重方案及横纵向承重方案进行选择。另外，设计人员还要加强对结构构件的有效布置，对构建截面尺寸及强度等因素进行确定。例如，在设计工作开展中，设计人员还应该对抗震设计方法进行深入考虑，明确抗震参数，在提升建筑结构性能的同时，还能进一步加强建筑结构的稳定性和安全性，避免在后续受用中受到影响，为居民生活提供便利。

(三)对建筑结构内力分析进行加强

随着建筑物的不断使用，其内部荷载会出现不同程度的变化，根据我国现行的设计规范和标准，设计人员需要在不同荷载作用下对建筑结构内力进行有效分析，为构建的截面设计提供基础条件。在具体的竖向荷载内力分析中，可选择的方式为分层法和弯矩法等。例如，在具体计算时，为了方便计算，人们可以将上下两层之中的弹性支撑用固定端进行代替，在原有刚度系数基础上乘以0.9，以此来维持刚度不变。在此过程中，如果各层梁柱的弯矩传递系数依然保持不变，说明最终计算数值的准确性较高。而在弯矩法应用过程中，主要是对各个节点中的不平衡弯矩进行重新分配，确保各个框架满足整个工程设计要求。在该种计算方式中，D值法计算十分常见，且具备较高的计算精度，但如果相关结构的刚度较大时，人们可以采取反弯点计算方式。总的来说，D值法与实际情况接近，人们可以利用此种方法对各项数据进行确定[2]。

(四)基础联系梁的设计优化

在具体的房屋建筑结构设计过程中，很多建筑基础部分会被埋置到较深位置处，此时为了方便研究，人们可以通过基础设计梁将底层柱的计算长度缩短。另外，在联系梁设计过程中，应该以框架设计为主，利用短柱对其进行加强处理。当建筑物具备抗震要求时，设计人员可以沿着两个主柱方向基础联系梁进行设计。站在实际应用角度来说，基础联系梁在使用过程中会出现填充墙等荷载作用，为了避免其使用受到影响，工作人员可以在原有基础上进行最大轴力叠加设计，这样一来，便可以达到基础联系梁的承重要求，与此同时，在基础联系梁标高设计过程中，应该与顶端高度保持一致性。而在整个基础独立扩展过程中，浇注位置也应该与基础面保持平行。